用于運行變速器的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于運行變速器的方法，該變速器具有變速器輸入軸、變速器輸出軸、齒輪組以及電機，多個擋位能通過換擋元件在變速器輸入軸與變速器輸出軸之間在負載下進行換擋，在所置入的擋位中至少兩個換擋元件是閉合的。
【背景技術】
[0002]在此，變速器尤其是多擋變速器，其中，預定數量的擋位也就是固定傳動比在變速器輸入軸與變速器輸出軸之間通過換擋元件可進行換擋。換擋元件例如是離合器或制動器。這樣的變速器特別是能在汽車上使用，以便使得驅動單元的轉速輸出能力和扭矩輸出能力以合適的方式與汽車的行駛阻力相適配。
[0003]專利申請文件DE102012201377A1公開一種能無動力中斷地換擋的變速器，其具有變速器輸入軸、變速器輸出軸以及在變速器輸入軸與具有兩個單行星齒輪組的主齒輪組之間的兩條功率路線，所述單行星齒輪組具有在轉速順序上稱為第一、第二、第三、第四軸的四個軸，在主齒輪組的第一軸上連接電機。
[0004]但是在現有技術中公開的能無動力中斷地換擋的變速器不能進行從任一個擋位到其他任意擋位上的無動力中斷換擋過程。在多數情況下該變速器的換擋邏輯尤其構造為，尤其是相鄰擋位可在負載下進行換擋。
[0005]但是在汽車上使用變速器時希望，從所置入的擋位出發在負載下進行換擋過程，該換擋過程越過與置入的擋位相鄰的擋位。例如應該能夠從較高擋位直接地并在負載下換擋到較低擋位，以改善具有這樣的變速器的汽車的加速性能。
【發明內容】
[0006]因此本發明的任務是，提供一種用于運行變速器的方法，通過該方法提高無動力中斷地換擋的數量。
[0007]上述任務通過權利要求1的技術特征來解決，有利的實施方式由從屬權利要求、說明書以及附圖得出。
[0008]該變速器至少包括一個變速器輸入軸、一個變速器輸出軸、一個齒輪組以及一個具有轉子和定子的電機。通過有針對性地操作換擋元件，可在變速器輸入軸與變速器輸出軸之間在負載下進行多個擋位的換擋。這種無動力中斷換擋過程既可在升擋中也可在降擋中在兩個負荷方向上進行，也就是說在牽引升擋、牽引降擋、倒拖升擋以及倒拖降擋過程中。
[0009]齒輪組具有至少兩個行星齒輪組，它們包括多個軸。通過針對性閉合或打開所選的換擋元件，在換擋元件與齒輪組的軸相應地相配的情況下，在變速器輸入軸和變速器輸出軸之間可構成多個擋位。在此，換擋元件設置如下，在相鄰擋位之間的換擋過程中始終至少一個換擋元件處于閉合中，僅一個換擋元件必須被打開，并且僅一個換擋元件必須被閉入口 ο
[0010]在由初始擋位向目標擋位的換擋過程中，在第一步驟中，借助于電機，在該時刻處于變速器功率流中的換擋元件中的一個處于基本上無負載狀態。在此，“基本上無負載狀態”可理解為換擋元件的一種狀態，在該狀態中打開換擋元件可以無損害以及無舒適性受損。該換擋元件在無負載狀態不傳遞扭矩或僅傳遞很微小的扭矩。此外，電機這樣作用在要被打開的換擋元件上，使得該換擋元件基本上變為無負載。經作用在變速器輸入軸上的力矩和由電機產生的力矩的重疊，變速器輸入軸和變速器輸出軸之間的功率流在有些換擋過程中至少部分得到維持。換句話說，變速器保持在負載下。
[0011]在要被分離的換擋元件基本上處于空載時，該換擋元件在第二步驟中被打開。在此，電機的扭矩相應地得到維持，以便在打開期間保持換擋元件的無負載狀態。
[0012]在換擋元件打開后，變速器輸入軸和變速器輸出軸之間的傳動比依賴于轉子的轉速，原因是尤其不再存在運動學強制條件。這時電機取代打開的換擋元件承載那個以前由現在已經打開的換擋元件傳遞或支撐的負載。通過將電機連接在齒輪組上，負載的大小與傳動比相應地可以是不同的。在第三步驟中，利用電機和/或利用變速器輸入軸上的扭矩，變速器的兩個軸之間進行轉速同步。要被同步的軸是那些在目標擋位中應該通過換擋元件連接的軸。此外，由電機施加的扭矩相應地得到適配。轉速同步可通過電機單獨支撐，或通過變速器輸入軸上的扭矩支撐，這例如通過與變速器輸入軸處于操作連接的內燃機或另一電機來實現。同樣轉速同步單獨通過作用在變速器輸入軸上的扭矩來實現也是可行的。
[0013]在第三步驟中同步的第一軸或者與變速器輸入軸連接，或者至少在換擋過程中相對其具有固定傳動比，或者抗扭地固定設置，或者為齒輪組的一個軸。在第三步驟中同步的第二軸為齒輪組的一個軸。在第三步驟中同步的軸之中的第一軸為齒輪組的軸時，則這是在第三步驟中同步的軸之中的不同于第二軸的軸。
[0014]在第四步驟中，在第三步驟中要被同步的軸成功同步之后，在目標擋位要閉合的換擋元件被閉合。通過閉合換擋元件，齒輪組的運動學強制條件得以建立。接著電機的扭矩可得到卸除。因此無動力中斷換擋過程結束。
[0015]電機的轉子經至少一個附加行星齒輪組連接在齒輪組上。在此，該附加行星齒輪組具有第一、第二、第三軸。該附加行星齒輪組的第一軸與轉子連接。該附加行星齒輪組的第二軸與齒輪組的一個軸連接。該附加行星齒輪組的第三軸與齒輪組的另一軸連接。通過將電機連接在齒輪組上實現，電機在每一個換擋過程中在打開換擋元件之后與換擋類型相關地僅僅通過給定電機轉速或通過給定與變速器輸入軸的轉速成比例的電機轉速，可促成齒輪組的運動學強制條件。如果電機直接連接在齒輪組的一個與至少一個換擋元件相配的軸上，并且如果該換擋元件在換擋過程中保持閉合，倘若已打開的換擋元件在變速器的功率流中處于實際的換擋過程之前，這樣齒輪組在打開在換擋過程中要打開的換擋元件之后在運動學上是不確定的。這引起由變速器輸入軸至變速器輸出軸的功率流的基本上完全的擾動。
[0016]優選全部換擋元件構造為通/斷式的換擋元件，它們不具有無級可變的扭矩傳遞能力。尤其是全部換擋元件構造為牙嵌式換擋元件，它們通過形狀鎖合形成連接。這改善變速器的機械效率，因為這種換擋元件在打開狀態不會產生或近產生很微小的拖曳損失。
[0017]優選齒輪組具有兩個行星齒輪組，這兩個行星齒輪組具有在轉速順序上稱作第一、第二、第三、第四的總共四個軸。在這種情況下，優選附加行星齒輪組這樣連接在齒輪組上，齒輪組的第一軸在轉速圖中位于附加行星齒輪組的第一軸與齒輪組的第二軸之間。在此還要注意附加行星齒輪組的行星架固定傳動比。由此可實現轉子到齒輪組的軸的增大的傳動比，因此電機在同樣的有效功率下產生的扭矩更小，因此更輕且成本更低地構成。
[0018]根據第一實施方式，附加行星齒輪組的第二軸與齒輪組的第一軸連接。附加行星齒輪組的第三軸在這種情況下與齒輪組的第二、第三、第四軸連接。
[0019]根據第二實施方式，附加行星齒輪組的第二軸與齒輪組的第二軸連接。附加行星齒輪組的第三軸在這種情況下與齒輪組的第三或第四軸連接。
[0020]根據第三實施方式，附加行星齒輪組的第二軸與齒輪組的第三軸連接。附加行星齒輪組的第三軸在這種情況下與齒輪組的第四軸連接。
[0021]優選附加行星齒輪組的太陽輪為附加行星齒輪組的第一軸的組成部分。在附加行星齒輪組構造為負傳動比齒輪組的情況下，附加行星齒輪組的行星架為附加行星齒輪組的第二軸的組成部分，附加行星齒輪組的齒圈為附加行星齒輪組的第三軸的組成部分。若附加行星齒輪組構造為正傳動比齒輪組，這樣齒圈和行星架的配置方式交換，如此則附加行星齒輪組的齒圈為附加行星齒輪組的第二軸的組成部分，附加行星齒輪組的行星架為該附加行星齒輪組的第三軸的組成部分。因此只要附加行星齒輪組的所述構件不以相同的轉速轉動，附加行星齒輪組的第二軸的轉速始終介于附加行星齒輪組的第一軸和第三軸的轉速之間。
[0022]取而代之，附加行星齒輪組也可以如此連接在齒輪組上，齒輪組的第四軸在轉速圖上位于齒輪組第三軸與附加行星齒輪組的第一軸之間。
[0023]根據另一可選方案，附加行星齒輪組也可如此連接在齒輪組上，附加行星齒輪組的第一軸在轉速圖上處于齒輪組的第一軸和第四軸之間。在此需要注意，通過適當選擇行星架固定傳動比，附加齒輪組的第一軸的位置在轉速圖上不與齒輪組的第二和第三軸重置。
[0024]優選在由初始擋位向目標擋位換擋的過程中，一起考慮具有相同或相近傳動比的擋位。例如具有相同傳動比的擋位在以下情況可能出現:閉合的換擋元件和打開的換擋元件的不同組合可能性導致同樣的運動學強制條件；或者變速器輸入軸和變速器輸出軸之間的運動學強制條件已經通過閉合兩個換擋元件而固定下來，并且第三換擋元件被閉合，其不會對變速器輸入軸和變速器輸出軸之間的強制條件產生影響，原因是例如其不處于變速器的功率流中。相近傳動比的擋位在以下情況可能出現:閉合的換擋元件和打開的換擋元件的不同組合可能性導致不同的行星齒輪組運動學強制條件，可是變速器輸入軸和變速器輸出軸之間具有相近的傳動比。在這種情況下，當較大傳動比除以較小傳動比所得商小于1.1時，特別優選小于1.05時，擋位之間的傳動比關系可視為相近。這種擋位通常不列入換擋邏輯中。換言之，通常依賴于邊界條件如構件負荷、換擋邏輯、效率或升學，來僅僅選擇這些擋位中的一個。在換擋邏輯上通過對這樣的擋位進行合并，可供使用的超越相鄰擋位的無動力中斷換擋過程的數量可得到進一步提升。
[0025]變速器可為汽車的混合動力傳動系的組成部分。該混合動力傳動系除了變速器還具有內燃機。該內燃機或者直接、或者經聯軸器、或者經扭矩變送器與變速器的變速器輸入軸連接或可連接。在此，該汽車不但可以通過內燃機驅動，還可以通過變速器的電機驅動。可選地，該變速器具有附加電機，該附加電機布置為，經該附加電機的轉子向變速器的輸入軸輸送扭矩并且這樣起動內燃機。這樣做的優點是，該內燃機可利用附加電機進行起動，不需要對同步的電力行駛運行產生影響，在該電力行駛運行中汽車單獨由變速器的電機進行驅動。
[0026]軸不能僅僅理解為用于傳遞扭矩的例如圓柱形的可旋轉支承的機械元件，而在更多情況下其還可理解為一般性的將單個構件或元件彼此連接的連接元件，尤其可理解為將多個元件抗扭連接的連接元件。
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